DE4235953C2 - Sputter source with a linear hollow cathode for reactive coating of substrates - Google Patents
Sputter source with a linear hollow cathode for reactive coating of substratesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sputterquelle mit einer Hohlkathode zum reaktiven Beschichten von Substraten.The invention relates to a sputter source with a Hollow cathode for reactive coating of substrates.
Sputterquellen zum reaktiven Beschichten sind be kannt.Sputter sources for reactive coating are knows.
So beschreibt K. Ishii, J. Vac. Sci. Technol. A7 (2), S. 256 (1989) ein Beschichtungsverfahren, bei dem mittels Argongasstrom bei einem Druck von 0,25 bis 1 Torr durch eine Hohlkathode abgestäubtes Kathodenma terial mit einer hohen Rate auf einem über der Katho denöffnung angeordneten Substrat abgeschieden wird.For example, K. Ishii, J. Vac. Sci. Technol. A7 (2), S. 256 (1989) a coating process in which using argon gas flow at a pressure of 0.25 to 1 Torr cathode mass dusted by a hollow cathode material at a high rate on one over the Katho the opening arranged substrate is deposited.
In der DD 294 511 wird ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum reaktiven Gasflußsputtern vor geschlagen. Dabei wird ebenfalls von dem die Hohlka thode darstellenden Targets Material abgestäubt, das auf dem Substrat abgelagert wird. Die dazu verwendete Hohlkathode besteht aus mehreren gegeneinander elek trisch isolierten Targets, die eine zylindrische Hohlkathode bilden, an deren rückseitigem Ende eine Einströmöffnung für Inertgas oder einer Gaseinström öffnung für reaktives Gas vorhanden ist. Gemäß Fig. 1 der DD 29 45 11 hat die Hohlkathode quer zur Gasstrom ausrichtung einen quadratischen Querschnitt.DD 294 511 also proposes a method and a device for reactive gas flow sputtering. Material is also dusted off from the target representing the hollow cathode and is deposited on the substrate. The hollow cathode used for this consists of several mutually electrically isolated targets, which form a cylindrical hollow cathode, at the rear end of which there is an inflow opening for inert gas or a gas inflow opening for reactive gas. According to Fig. 1 of DD 29 45 11, the hollow cathode is transverse to the gas flow orientation has a square cross-section.
Mit diesen Hohlkathoden des Standes der Technik ist es aber nur möglich, relativ kleine Substrate zu be schichten, da die zu beschichtende Oberfläche von der substratseitigen Öffnung der Hohlkathode abhängt.With these hollow cathodes is the state of the art but it is only possible to be relatively small substrates layer, because the surface to be coated from the depends on the substrate-side opening of the hollow cathode.
Weiterhin sind auch lineare Hohlkathoden bekannt ([1] H. Koch, L. J. Friedrich, V. Hinkel, F. Ludwig, B. Politt, and T. Schurig, J. Vac. Sci. Technol., A9 (1191) 2374; [2] T. Jung, Patentanmeldung der FhG vom 27.03.1992, Titel "Vorrichtung zum reaktiven Hohlka thodensputtern", Aktenzeichen P 42 10 125.5) die aus mehreren planaren Targetteilen oder einem oder meh reren gekrümmten Targetteilen bestehen.Linear hollow cathodes are also known ([1] H. Koch, L.J. Friedrich, V. Hinkel, F. Ludwig, B. Politt, and T. Schurig, J. Vac. Sci. Technol., A9 (1191) 2374; [2] T. Jung, patent application by the FhG dated 27.03.1992, title "Device for reactive Hohlka thodensputtern ", file number P 42 10 125.5) die aus several planar target parts or one or more reren curved target parts exist.
Nachteilig ist hier, daß mehrere Einzeltargets und/ oder Targetteile in aufwendiger Form erforderlich sind. Besonders nachteilig bei diesen Hohlkathoden, die aus mehreren Einzeltargets bestehen, ist die Kom bination mit einer zusätzlichen Wasserkühlung. Diese Wasserkühlung muß dann entsprechend dem unterschied lich geformten Targetmaterial ausgebildet sein und ist dementsprechend aufwendig. Diese Hohlkathoden bringen den weiteren Nachteil unerwünschter Ablage rungen in Targetnischen mit sich. Isolierstoffe wer den dabei oft mitbeschichtet und nehmen dann nach einiger Zeit in unkontrollierter Weise an Entladung und Beschichtung teil. The disadvantage here is that several individual targets and / or target parts in complex form required are. Particularly disadvantageous with these hollow cathodes, which consist of several individual targets is the com combination with additional water cooling. This Water cooling must then differ accordingly Lich formed target material and is accordingly complex. These hollow cathodes bring the further disadvantage of unwanted filing in target niches. Insulating materials who often co-coated and then take over uncontrolled discharge for some time and coating part.
Es ist auch bekannt bei den vorstehend beschriebenen Hohlkathoden die Hohlkathode durch ein Gehäuse zu umschließen. Die Hohlkathode ist dabei auf der Seite der Arbeitsgaseinströmung offen gegenüber dem Vakuum raum oder mittels einer Wand oder eines Hohlraumes verschlossen. Alle sonstigen Targetpotential führen den Teile (z. B. Bauteile der Targetaufhängung und Kühlung) sind für Gase und Entladung frei zugänglich oder mit Metallteilen unter Verwendung von Isolier stoffen oder nur durch Isolierstoffe abgedeckt.It is also known from those described above Hollow cathode the hollow cathode through a housing enclose. The hollow cathode is on the side the working gas inflow open to the vacuum room or by means of a wall or a cavity locked. All other target potential lead the parts (e.g. components of the target suspension and Cooling) are freely accessible for gases and discharge or with metal parts using insulation fabrics or only covered by insulating materials.
Durch diese Ausgestaltung kommt es zu spürbaren para sitären Arbeitsgasströmen an der Hohlkathode außen vorbei. In dem Fall, wenn die Seite der Arbeitsgas einströmung mittels einer Wand verschlossen ist, kommt es zu häufigen Kurzschlüssen durch beschichtete Isolierkörper. Außerdem ist eine vollständig isolie rende Abdeckung aller sonstigen Targetpotential füh renden Teile aufwendig, ein Verzicht darauf kann je doch zu Schichtverunreinigung durch Sputterabtrag und bei Kontakt mit Reaktivgas auch zu unerwünschten Bo genentladungen führen.This configuration leads to noticeable para stationary working gas flows on the outside of the hollow cathode past. In the case when the side of the working gas inflow is closed by a wall, there are frequent short circuits due to coated Insulating body. It is also completely isolated covering all other target potential parts are expensive, a waiver can ever but to layer contamination by sputter removal and upon contact with reactive gas also to undesirable Bo cause gene discharges.
Allen vorstehend beschriebenen Sputterquellen ist gemein, daß sie nur bedingt dazu geeignet sind, um großflächige Substrate zu beschichten. Für die groß flächige Beschichtung wurden bisher lineare Hohlka thoden in Form der eingangs beschriebenen Ausgestal tung, d. h. aus mehreren einzelnen unterschiedlich geformten Targetmaterialien verwendet. Die zu beschichtende Fläche entspricht dabei aber immer der durch die Hohlkathode aufgespannten Fläche.All of the sputtering sources described above is common that they are only conditionally suitable to to coat large-area substrates. For those big Up to now, flat coatings have been linear Hohlka methods in the form of the configuration described at the beginning tung, d. H. different from several individual shaped target materials used. The too coating surface always corresponds to that area spanned by the hollow cathode.
Eine weitere Methode ist die Beschichtung mittels Matrix. Eine Matrix ist jedoch sehr aufwendig, beson ders wenn eine Kühlung notwendig ist. Für eine echte zweidimensionale Beschichtung ist, deshalb eine Sub stratbewegung erforderlich.Another method is by means of coating Matrix. However, a matrix is very complex, especially when cooling is necessary. For a real one is two-dimensional coating, therefore a sub strat movement required.
Außerdem ist aus J. Vac. Sci. Technol. Bd. A 9 (4) (1991), Seiten 2374 bis 2377 eine lineare Hohlkathode bekannt, bei der ein Inertgasstrom durch die Hohlka thode in Richtung auf das zu beschichtende Substrat führbar ist. Die Hohlkathode ist dabei beidseitig an ihren Stirnflächen von einer Anode eingefaßt und die Kathode kann von einem Kühlkörper aus Kupfer, durch den Wasser führbar ist, umschlossen sein.In addition, J. Vac. Sci. Technol. Vol. A 9 (4) (1991), pages 2374 to 2377 a linear hollow cathode known in which an inert gas flow through the Hohlka method in the direction of the substrate to be coated is feasible. The hollow cathode is on both sides their faces by an anode and the Cathode can pass through a heat sink made of copper the water is feasible, be enclosed.
Zur Beschichtung relativ großer Substrate ist eine weitere Hohlkathode in US 4,637,853 beschrieben, wo bei auch dort ein Inertgasstrom durch die Hohlkathode geführt ist. Die dort beschriebene Kathode wird je doch mit einer RF-Spannung betrieben und die Substra te sind direkt im Kathodenbereich angeordnet.One is for coating relatively large substrates further hollow cathode described in US 4,637,853 where an inert gas flow through the hollow cathode there as well is led. The cathode described there is ever but operated with an RF voltage and the substra te are arranged directly in the cathode area.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, deren Auf gabe es ist, eine einfache und kostengünstige Sput terquelle zur Verfügung zu stellen, die es ermög licht, insbesondere großflächiges Substrat zu be schichten.This is where the present invention comes in, the on there is a simple and inexpensive sput to provide the source that made it possible light, especially large-area substrate layers.
Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung bezüglich der Ausgestaltung ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Unteranspruches 2. The invention is characterized by the characteristic features of claim 1 solved. An advantageous training regarding the design results from the characterizing features of subclaim 2.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die lineare Hohlkathode aus zwei Targethälf ten besteht, wobei die Stirnseiten durch Stirnwände, die gegenüber den Targethälften isoliert sind, ver schlossen sind.The solution according to the invention is particularly noteworthy characterized in that the linear hollow cathode consists of two target halves ten exists, the end faces by end walls, which are isolated from the target halves, ver are closed.
Die Isolierung der Stirnwand gegenüber den Targets wird dadurch erreicht, daß ein Spalt zwischen den Stirnseiten der Targets und der Stirnwand freige lassen wird. Der Spalt hat eine Breite von 0,1 mm bis 10 mm.The insulation of the front wall from the Targets is achieved in that a gap between clear the faces of the targets and the bulkhead will let. The gap has a width of 0.1 mm to 10 mm.
Unter linearen Hohlkathoden werden mit Bezug auf Fig. 1 solche verstanden deren Längsausdehnung deutlich größer als die Querausdehnung ist. Unter Längsausdehnung wird eine Richtung senkrecht zur Gasströmung verstanden. Der Begriff lineare Hohlkathode ist auch in H. Koch et al. J. Vog. Sci. Technol, A9 (1991) S. 2375 beschrieben.Linear hollow cathodes are understood with reference to FIG. 1 to be those whose longitudinal extent is significantly larger than the transverse extent. The longitudinal extent is understood to mean a direction perpendicular to the gas flow. The term linear hollow cathode is also in H. Koch et al. J. Vog. Sci. Technol, A9 (1991) p. 2375.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, Targets in einfacher Form zu verwen den. Die Targets können planar sein und z. B. recht eckig. Somit sind keine komplizierten Targetformen, wie bisher aus dem Stand der Technik bekannt, notwen dig. Günstig hierbei ist, daß die Beschichtung der Stirnwände keinen Einfluß auf die Entladung und die Beschichtung des Substrates hat. Die Stirnwände kön nen zudem aus einem billigen Werkstoff, z. B. Metall sein. Dies hat den Vorteil, daß sich die Stirnwände leicht bearbeiten lassen. Die erfindungsgemäß vorge schlagene Hohlkathode zeichnet sich weiterhin noch dadurch aus, daß die Targets gleichmäßig abgetragen werden.Through this solution according to the invention it is possible to use targets in a simple form the. The targets can be planar and e.g. B. right angular. So there are no complicated target shapes, as previously known from the prior art, necessary dig. It is favorable here that the coating of the Front walls have no influence on the discharge and the Has coating of the substrate. The end walls can NEN also made of a cheap material, e.g. B. metal be. This has the advantage that the end walls easy to edit. The pre-invented beating hollow cathode still stands out characterized in that the targets are removed evenly will.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß statt der Isolierung durch Inertgas, d. h. durch den Spalt, dieser Spalt mit einem Iso liermaterial wie Keramik und/oder Glas und/oder Glim mer teilweise oder vollständig ausgefüllt wird. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene lineare Hohlkathode bringt noch den weiteren Vorteil mit sich, daß, be dingt durch die einfache planare Konstruktion, sehr leicht eine Targetkühlung angebracht werden kann.A further development of the invention provides that instead of isolation by inert gas, d. H. through the gap, this gap with an iso liermaterial such as ceramics and / or glass and / or Glim is partially or completely filled out. The Linear hollow cathode proposed according to the invention has the further advantage that, be because of the simple planar construction, very much target cooling can easily be attached.
Die Erfindung vereinigt somit zwei wesentliche Vor teile gegenüber dem Stand der Technik. Erstens ent steht durch die vorgeschlagene Hohlkathode eine sehr einfache und billige Hohlkathode, die den Vorteil hat, daß sie einen gleichmäßigen Abtrag der Targets gewährleistet. Zweitens ist durch die planare Konstruktion das Anbringen einer Targetkühlung äußerst einfach. The invention thus combines two main advantages parts compared to the prior art. First, ent stands by the proposed hollow cathode a very simple and cheap hollow cathode, which has the advantage has an even removal of the targets guaranteed. Second is through the planar Construction attaching a target cooling extremely simple.
Die Erfindung sieht weiter vor, daß die Hohlkathode und die Einströmvorrichtung für den Inertgasstrom durch ein Gehäuse umschlossen ist. Er findungswesentlich ist dabei, daß das Gehäuse so aus gelegt ist, daß auf der Seite der substratseitigen Hohlkathodenöffnung ebenfalls eine Öffnung vorhanden ist, die so groß ist, daß sie den Gasstrom zum Sub strat nicht oder nur wenig behindert. Eine weitere wesentliche Bedingung ist, daß für den unerwünschten Gasweg, d. h. außen um die Hohlkathode herum, ein hinreichend großer Strömungswiderstand besteht. Dies kann erreicht werden durch einen geringen Querschnitt und/oder lange und verwinkelte Wege, so daß nur ein vernachlässigbarer kleiner Teil des Arbeitsgases die sen Weg nimmt und von den anderen Targetpotential führenden Teilen abgetragenes Material auf keinem Weg in unerwünschten Mengen in den Arbeitsgasstrom und mit ihm als Verunreinigung zum Substrat gelangen kann. Das Gehäuse kann dabei teilweise identisch sein mit der äußeren Wand des Vakuumbehälters, in dem die Beschichtung stattfindet. Der Vorteil dabei ist, das Arbeitsgas wird voll genutzt, da es nahezu vollstän dig den Weg durch die Hohlkathode nehmen muß. Eine schädliche Beschichtung von Isolierbauteilen tritt nicht ein. Schichtverunreinigungen durch Sputterab trag anderer Bauteile können vermieden oder verhin dert werden. Die sonstige Targetpotential führenden Bauteile kommen nicht mit eventuellem Reaktivgas in Kontakt.The invention further provides that the Hollow cathode and the inflow device for the Inert gas flow is enclosed by a housing. He It is essential to the invention that the housing looks like this is placed on the side of the substrate Hollow cathode opening also has an opening which is so large that it blocks the gas flow to the sub strat not or only slightly disabled. Another essential condition is that for the unwanted Gas path, d. H. around the outside of the hollow cathode there is a sufficiently large flow resistance. This can be achieved by a small cross section and / or long and winding paths, so that only one negligible small part of the working gas takes away and from the other target potential material removed from leading parts in no way in undesirable amounts in the working gas stream and get to the substrate as an impurity can. The housing can be partially identical with the outer wall of the vacuum container in which the Coating takes place. The advantage is that Working gas is fully used because it is almost complete dig must take the path through the hollow cathode. A harmful coating of insulating components occurs not a. Layer contamination from sputterab other components can be avoided or prevented be changed. The other target potential leading Components do not come with any reactive gas Contact.
Wesentlich ist weiter, daß der Erfindung wird noch vorgeschlagen, an der substrat seitigen Öffnung des Gehäuses Drosselstellen anzu bringen. Die Drosselstelle stellt für den Gasstrom eine Querschnittsverringerung dar, und damit eine Geschwindigkeitssteigerung und somit eine Verringe rung der Reaktivgasdiffusion zum Target. Der Quer schnitt der Drosselstelle kann dabei in etwa die Grö ße des Querschnitts der Hohkathodenöffnung besitzen.It is also important that the Invention is still proposed on the substrate side opening of the throttle restriction bring. The throttle point provides for the gas flow a reduction in cross-section, and thus a Speed increase and thus a decrease reactive gas diffusion to the target. The cross cut the throttle point can roughly the size have the cross-section of the hollow cathode opening.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß Vorrichtungen für die Einspeisung von Reak tivgas durch ein Mehrfachdüsensystem (z. B. ein oder mehrere Rohre mit hinreichend vielen kleinen seitli chen Öffnungen, die z. B. auf das Substrat gerichtet sind), welches außerhalb der Hohlkathode zwischen Hohlkathode und Substrat angeordnet ist, vorgesehen ist. Somit behindert es den Gas- und Targetmaterial strom zum Substrat nicht oder nur sehr wenig. Die Mehrfachdüsen müssen außerdem vom Substrat soweit entfernt sein und aus so vielen Einzeldüsen bestehen, daß sie das Reaktivgas hinreichend gleichmäßig in der erforderlichen Konzentration über der Substratober fläche verteilen können. Sie müssen weiter von der Hohlkathodenöffnung soweit entfernt ist, daß das ge gen den Arbeitsgasstrom diffundierende Reaktivgas an keiner Stelle der aktiven Targetoberfläche eine Kon zentration erreichen kann, die eine für das Verfahren bedeutende chemische Umwandlung bewirkt.An embodiment of the invention provides before that devices for feeding Reak active gas through a multiple nozzle system (e.g. one or several tubes with a sufficient number of small sides Chen openings that z. B. directed to the substrate are), which outside the hollow cathode between Hollow cathode and substrate is provided is. It therefore hinders the gas and target material current to the substrate not or very little. The Multiple nozzles must also go as far from the substrate be removed and consist of so many individual nozzles, that the reactive gas is sufficiently uniform in the required concentration above the substrate top can distribute space. You have to continue from the Hollow cathode opening is removed so far that the ge reactive gas diffusing against the working gas flow nowhere in the active target surface a con concentration can reach the one for the procedure significant chemical transformation.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfin dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen.Other features, details and advantages of the Erfin tion result from the following description of the Drawings.
Hierbei zeigenShow here
Fig. 1 eine lineare Hohlkathode mit zwei Targets und durch Spalt getrennte Stirnwände in Fig. 1 shows a linear hollow cathode with two targets and end walls separated by gap
a) der Draufsichta) the top view
b) Seitenansicht;b) side view;
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Hohlkathode mit Drosselkappen und Reaktivgasdüsen; Fig. 2 shows a hollow cathode according to the invention with throttle caps and reactive gas nozzles;
Fig. 1 zeigt eine lineare Hohlkathode 1 (ohne Gehäuse) mit zwei Targets 2 und durch Spalt 3 getrennte Stirnwände 4. In Fig. 1 ist die lineare Hohlkathode 1 isoliert dargestellt. Fig. 1a (Draufsicht) zeigt dabei eine lineare Hohlkathode 1 bestehend aus zwei Targethälf ten 2 sowie einer entsprechenden Targetkühlung 5. Die Stirnwand 4 ist dabei durch einen Spalt 3 von den Stirnseiten 6 der Hohlkathode 1 getrennt. Die Isolie rung im Beispielsfall nach Fig. 1 wird demnach hier durch Inertgas erreicht. Der Spalt besitzt dabei be vorzugt eine Größe von 0,1 mm bis 10 mm. Aus Fig. 1b (Seitenansicht) ist zu ersehen, daß im Beispielsfall nach Fig. 1 die Targets 2 und die Targetkühlung 5 eine rechteckige planare Form besitzen. Das Plasma brennt im Betrieb zwischen den Targets 2. Fig. 1 shows a linear hollow cathode 1 (without a housing) with two targets 2 and 3 separate gap end walls 4. In Fig. 1, the linear hollow cathode 1 is shown in isolation. FIG. 1a (top view) shows a linear hollow cathode 1 consisting of two Targethälf th 2, and a corresponding target cooling 5. The end wall 4 is separated from the end faces 6 of the hollow cathode 1 by a gap 3 . The insulation in the example of FIG. 1 is therefore achieved here by inert gas. The gap preferably has a size of 0.1 mm to 10 mm. From Fig. 1b (side view) it can be seen that in the example of Fig. 1, the targets 2 and the target cooling 5 have a rectangular planar shape. The plasma burns between the targets 2 during operation.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Sputterquelle mit zusätzlich einer Drosselstelle 11 und Reaktivgasdüsen 12. Die Reaktivgasdüsen 12 sind dabei zwischen der substratseitigen Öffnung und dem Sub strat 7 hier außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet. Die Drosselstellen 11 bewirken eine Konzentrierung des Inertgasstromes und damit eine Verringerung der Reaktivgasdiffusion zum Target. Fig. 2 shows a sputtering source according to the invention with addition of a restrictor 11 and reactive gas nozzles 12. The reactive gas nozzles 12 are arranged between the substrate-side opening and the substrate 7 here outside the housing 10 . The throttling points 11 bring about a concentration of the inert gas flow and thus a reduction in the reactive gas diffusion to the target.
Claims (3)
eine lineare Hohlkathode (1) vor gesehen ist, die aus zwei planaren, parallel angeord neten gleich oder annähernd gleich großen Tar gets (2) besteht, so daß substratseitige Öffnun gen und gegenüberliegende Öffnungen zum Einspei sen des Inertgases entstehen, und wobei an den Öff nungen der Stirnseiten (6) der Targets (2) Stirnwände (4) vorge sehen sind, die gegenüber den Stirnseiten (6) und der Anode (9) elektrisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Isolierung durch Inertgas erreicht wird, indem die Stirnseiten der Stirnwände (4) durch einen Spalt (3) mit einem Abstand von 0,1 mm bis 10 mm von den Stirnseiten (6) der Targets (2) getrennt sind, und
daß ein Gehäuse (10) vorgesehen ist, das die Targets (2) und die Einströmvorrichtung (a) für den Inertgasstrom umschließt, wobei das Gehäuse (10) so ausgelegt ist, daß der aus der Einström vorrichtung (8) austretende Gasstrom fast aus schließlich durch die der substratseitigen Öff nung gegenüberliegende Öffnung geführt wird, und
daß das Gehäuse (10) an der substratseitigen Öffnung der Hohlkathode ebenfalls eine Öffnung aufweist, an der eine Drosselstelle (11) vorgesehen ist, die in etwa der Größe der substratseitigen Öffnung der Hohlkathode selbst entspricht, wobei
außerhalb des Gehäuses (10) und unterhalb des Substrates (7) zusätzlich Einströmvorrich tungen (12) für Reaktivgas vorgesehen sind.1. Sputter source with a linear hollow cathode, an anode, a suitable power supply, an inflow device for the inert gas flow and a substrate, wherein
a linear hollow cathode ( 1 ) is seen in front, which consists of two planar, parallel arranged identical or approximately the same size Tar ( 2 ), so that substrate-side openings and opposite openings for feeding the inert gas arise, and wherein at the opening The end faces ( 6 ) of the targets ( 2 ) have end walls ( 4 ) which are electrically insulated from the end faces ( 6 ) and the anode ( 9 ), characterized in that
that the electrical insulation is achieved by inert gas by the end faces of the end walls ( 4 ) are separated by a gap ( 3 ) with a distance of 0.1 mm to 10 mm from the end faces ( 6 ) of the targets ( 2 ), and
that a housing ( 10 ) is provided which encloses the targets ( 2 ) and the inflow device (a) for the inert gas flow, the housing ( 10 ) being designed such that the gas flow emerging from the inflow device ( 8 ) almost exclusively through the opening opposite the substrate-side opening, and
that the housing ( 10 ) on the substrate-side opening of the hollow cathode also has an opening at which a throttle point ( 11 ) is provided which corresponds approximately to the size of the substrate-side opening of the hollow cathode itself, wherein
outside the housing ( 10 ) and below the substrate ( 7 ) additional Einströmvorrich lines ( 12 ) for reactive gas are provided.
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|---|---|
| DE (1) | DE4235953C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6176982B1 (en) | 1998-10-09 | 2001-01-23 | Rolls-Royce, Plc. | Method of applying a coating to a metallic article and an apparatus for applying a coating to a metallic article |
| DE10227048A1 (en) * | 2002-06-17 | 2004-01-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device for coating substrates by means of physical vapor deposition using the hollow cathode effect |
| DE102014105414A1 (en) | 2014-04-16 | 2015-11-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for generating a plasma |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4422472C2 (en) * | 1994-06-28 | 1996-09-05 | Dresden Vakuumtech Gmbh | Device for high-speed gas flow sputtering |
| SE503141C2 (en) * | 1994-11-18 | 1996-04-01 | Ladislav Bardos | Apparatus for generating linear arc discharge for plasma processing |
| DE19505268C2 (en) * | 1995-02-16 | 1999-02-18 | Fraunhofer Ges Forschung | CVD process for coating substrate surfaces |
| DE19546114A1 (en) * | 1995-12-11 | 1997-06-12 | Leybold Ag | Apparatus for producing thin, in particular, reactive metal layers on substrate |
| DE19604454A1 (en) * | 1996-02-08 | 1997-08-14 | Balzers Prozes System Gmbh | Apparatus with two sputter cathodes for coating planar substrates |
| DE19605932A1 (en) * | 1996-02-17 | 1997-08-21 | Leybold Systems Gmbh | Method for depositing an optically transparent and electrically conductive layer on a substrate made of translucent material |
| DE19635669C1 (en) * | 1996-09-03 | 1997-07-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Coating large area substrate by gas flow sputtering |
| WO1998013531A1 (en) | 1996-09-23 | 1998-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device to produce a heat insulating layer |
| DE19726443C2 (en) * | 1997-06-23 | 2003-11-20 | Fraunhofer Ges Forschung | Process for the surface treatment of internal surfaces of hollow bodies and device for carrying out the process |
| DE19744060C2 (en) * | 1997-10-06 | 1999-08-12 | Fraunhofer Ges Forschung | Method and device for surface treatment of substrates |
| DE19755902C1 (en) | 1997-12-08 | 1999-05-12 | Fraunhofer Ges Forschung | Plasma surface treatment process involves hollow cathode self-cleaning |
| SE516336C2 (en) * | 1999-04-28 | 2001-12-17 | Hana Barankova | Apparatus for plasma treatment of surfaces |
| WO2001066815A1 (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-13 | Fraunhofer Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E. V. | Method for depositing amorphous silicon layers that contain hydrogen |
| DE60142320D1 (en) | 2000-03-13 | 2010-07-22 | Canon Kk | Process for producing a thin film |
| US7235160B2 (en) | 2003-08-06 | 2007-06-26 | Energy Photovoltaics, Inc. | Hollow cathode sputtering apparatus and related method |
| DE10352516B4 (en) * | 2003-11-04 | 2011-08-11 | Samsung Mobile Display Co. Ltd., Gyeonggi | Method and apparatus for depositing thin films on an organic substrate |
| DE102008022145B4 (en) | 2008-05-05 | 2015-03-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Apparatus and method for high performance pulse-gas flow sputtering |
| DE102009037853B3 (en) * | 2009-08-18 | 2011-03-31 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Gas flow sputtering source |
| DE102010011592A1 (en) | 2010-03-16 | 2011-09-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Hollow cathode plasma source and use of the hollow cathode plasma source |
| WO2011141035A1 (en) * | 2010-05-10 | 2011-11-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device and method for gas flow sputtering |
| WO2011156876A1 (en) | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Mahle Metal Leve S/A | Plasma processing device |
| DE112010005668T5 (en) | 2010-06-18 | 2013-05-02 | Mahle International Gmbh | Plasma processing apparatus |
| DE102011103464B4 (en) * | 2011-06-03 | 2013-06-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Plasma ion source for a vacuum coating system |
| RU2457571C1 (en) * | 2011-07-19 | 2012-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Electric charge generation method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4637853A (en) * | 1985-07-29 | 1987-01-20 | International Business Machines Corporation | Hollow cathode enhanced plasma for high rate reactive ion etching and deposition |
-
1992
- 1992-10-23 DE DE19924235953 patent/DE4235953C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4637853A (en) * | 1985-07-29 | 1987-01-20 | International Business Machines Corporation | Hollow cathode enhanced plasma for high rate reactive ion etching and deposition |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| J. Vac. Sci Technol., Bd. A7(2) (1989) S. 256-258 * |
| J. Vac. Sci. Technol., Bd. A 9(4) (1991), S. 2374-2377 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6176982B1 (en) | 1998-10-09 | 2001-01-23 | Rolls-Royce, Plc. | Method of applying a coating to a metallic article and an apparatus for applying a coating to a metallic article |
| DE10227048A1 (en) * | 2002-06-17 | 2004-01-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device for coating substrates by means of physical vapor deposition using the hollow cathode effect |
| DE102014105414A1 (en) | 2014-04-16 | 2015-11-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for generating a plasma |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4235953A1 (en) | 1994-04-28 |
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